VZ1 - Teorie dopravních systémů

 

Kód poskytovatele

MSM

Identifikační kód

0021627505

Název výzkumného záměru

Teorie dopravních systémů

Řešitel

doc. Ing. Tatiana Molková, Ph.D

 

 

 

 

 

 

 

Na řešení výzkumného záměru Teorie dopravních systémů se podílejí řešitelé z Dopravní fakulty Jana Pernera a Fakulty elektrotechniky a informatiky. Výzkumný záměr je řešen od roku 2005 a ve čtyřech hlavních oblastech řešení byly dosaženy následující výsledky.

 

Optimalizace technologických procesů a řízení v dopravních systémech– řešení bylo  rozděleno do tří dílčích problematik.

Teoretické aspekty dopravních systémů byly zaměřeny na problematiku kapacity sítě s technicky rozvinutými systémy, kapacity sítě při nestandardních stavech a tvorbu matematických modelů a metod řízení  v dopravě.

V části Doprava jako podsystém logistiky (nákladní doprava) byly posuzovány matematické metody využitelné pro řešení logistických problémů. Lokačně alokační úlohy pro návrh sítě terminálů se omezily na postup řešení při hledání jejich polohy ČR. V rámci řešení byl zpracován přehled informačních a komunikačních systémů používaných pro efektivní řízení komplexních logistických řetězců. V neposlední řadě byly řešeny negativní důsledky krizových situací ve vztahu k dopravě.

V oblasti Teoretické principy technologie a řízení dopravy (osobní doprava) byly řešeny úkoly časového rozvrhování při zajišťování dopravní obsluhy území,  tvorba turnusů náležitostí pro veřejnou linkovou dopravu a byla zkoumána problematika přestupních dob a jednotlivé dílčí prvky přestupní doby cestujícího. Dále zde byly řešeny principy bezbariérové dopravy se zaměřením na technologii přepravy osob s omezenou schopností pohybu a orientace vzhledem k specifickým požadavkům jednotlivých skupin těchto osob. Byly definovány jednotlivé segmenty bezbariérového prostředí a jejich vzájemné vztahy a zpracován přehled opatření, která si tato přeprava vyžaduje.

 

Rozvoj dopravního systému v nových sociálně ekonomických podmínkách – řešení bylo zaměřeno do čtyřech dílčích problematik.

Charakteristika a tendence změn v okolí dopravního systému  ČR  byla řešena z hlediska  vstupu ČR do ES, vlivu globalizace v dopravě, udržitelného rozvoje dopravního systému, změn v podnikatelském prostředí v dopravě a vlivu evropské dopravní politiky na rozvoj dopravního  systému  ČR.

Předpoklady a podmínky rovnováhy v dopravním systému byly rozvíjeny z hlediska  komplexního pojetí poptávky po dopravních službách, nabídky dopravních služeb a předpokladů a podmínek rovnováhy v dopravním systému.

Modelování vlivu sociálních a ekonomických faktorů rozvoje a omezení dopravního systému bylo řešeno z hlediska  sociálních faktorů, ekonomických faktorů, ekologických faktorů, legislativních faktorů a faktorů uživatele působících na rozvoj a omezování dopravního systému.

Řešení modelování funkce dopravního systému bylo posuzováno z hlediska analýzy kategorií nákladů dopravního systému s klíčováním na dílčí subjekty podílející se na jeho tvorbě, rozboru nákladů dopravního systému z hlediska uživatelů a ostatních zainteresovaných subjektů, komplexního rozboru benefitů plynoucích z dopravy,  analýzy faktorů vnímaných uživatelem při posuzování  nákladů a užitku a návrhu nákladově-užitkového modelu dopravního systému.

 

Teorie informačních technologií a optimalizačních úloh v dopravě byla řešena ve třech dílčích oblastech.

V oblasti Architektury a techniky simulačních modelů dopravních systémů a zařízení byly řešeny následující problémy - metodika rychlého prototypování agentově orientovaných simulačních modelů dopravních systémů; metodika tvorby distribuovaných simulačních modelů dopravních systémů postavená na aplikaci hierarchického synchronizačního algoritmu (v rámci modifikované konzervativní metody) využívající techniku bariérové synchronizace; návrh a metodika modelování dopravního systému z pohledu přidělování zdrojů a řešení stavů uváznutí; metodika tvorby modelů dopravních technologických procesů pomocí Petriho sítí; metodiky vytváření simulačních modelů asynchronního stroje založené na aplikaci neuronových sítí, fuzzy logiky a adaptivních neuro-fuzzy inferenčních systémů; metodiky tvorby rozhodovacích komponentů simulačních modelů dopravních systémů uplatňující matematické metody vícekriteriálního hodnocení variant, fuzzy regulátory a neuronové sítě typu perceptron; návrh a ověření aplikace podtřídy barvené Petriho sítě v rámci řídících komponentů agentově orientovaných simulačních modelů dopravních systémů; metodiky vytváření mikroskopických a mezzoskopických simulačních modelů provozu osobních a seřaďovacích železničních stanic.

Metodologie řešení úloh diskrétní optimalizacebyla orientována jednak do oblasti tvorby kompletů (stanovení technologie tvorby mezinárodních vlaků – vazba národního informačního systému na evropský mezinárodní systém Pathfinder; počítačová realizace úloh v editoru vlaků; ověření navržených heuristické algoritmů pro úlohu výběru množiny nákladních vlaků za účelem maximalizace počtu spojení mezi stanicemi sítě s časově nejvýhodnějším pevným přechodem vozů při respektování okrajových podmínek;  model tvorby vlaků v třívrstvé architektuře) a  jednak do oblasti lokačních a alokačních úloh (rozmisťování obslužných středisek na síti s možnými nežádoucími účinky na životní prostředí; lokační úlohy na síti, jejich klasifikace a metody řešení; implementace algoritmů pro řešení vybraných lokačních úloh na dopravní síti (vývojové prostředí Borland Delphi); rozšíření modelu úlohy rozmístění obslužných středisek o výběr vhodných tras tak, aby se minimalizovala rizika související s přepravou do/z obslužných středisek; návrh a implementace algoritmů řešení úlohy rozmístění obslužných středisek  a výběru vhodných tras tak, aby se minimalizovaly možné nežádoucí účinky obslužných středisek a rizika spojená s přepravou do resp. z obslužných středisek).           

Problematika Simulační modely reálného prostředí byla zaměřena na tvorbu modelu pro generování stochastických nepravidelností dopravy (vytváření podkladů pro prognózu řešení konfliktních situací, které vznikají narušením pravidelného časového plánu dopravního provozu vlivem nahodilého zpoždění kompletů, nerovnoměrnosti pohybu kompletů po dopravní síti, vlivem technických poruch; vyhledávání konfliktů a jejich následné řešení), dále na vývoj aplikací orientovaných síťových grafů pro tvorbu technologických časů a řešení propustnosti dopravních uzlů a hran dopravní sítě.

 

Řízení, optimalizace a diagnostika složitých dynamických systémů– řešení této oblasti bylo zaměřeno na řízení vícerozměrových soustav jak v oblasti vícerozměrového řízení obecně, tak i použití konkrétní metody prediktivního řízení a jejich aplikací. Další oblastí bylo řízení soustav s větším počtem vstupů než výstupů. Zde byl navržen statický kompenzátor pro návrh jednoduchého decentralizovaného řízení těchto soustav. V neposlední řadě bylo řešeno modelování a řízení nelineárních soustav s využitím umělých neuronových sítí a regresní analýzy, problematika řízení s využitím umělých neuronových sítí, byla provedena analýza funkčnosti algoritmů pro inverzním řízení,  nepřímé řízení,  přímé řízení a zahájeny analýzy metod adaptivního řízení.

 

Výsledky řešení byly publikovány v odborných časopisech jak zahraničních, tak i domácích, stejně jako na mezinárodních i národních konferencích a v odborných monografiích. Pravidelně jsou výsledky řešení prezentovány na konferenci Dopravní systémy, která je každoročně organizována na Dopravní fakultě Jana Pernera.